【正文】 ，需要設(shè)計(jì)一個(gè)與主逆變電路隔離的輔助電源。輔助電源的輸入電壓為光伏陣列輸出的直流電，輸出的電壓分別為+15V、15V、+5V、5V。輔助電源的設(shè)計(jì)要求1)輸入電壓：50～170V 2)輸出電壓：+15V、．15V、+5V、3)輸出電壓波動(dòng)小于根據(jù)上述的設(shè)計(jì)要求，實(shí)際可用選擇采用采用HV9120芯片進(jìn)行輔助電源設(shè)計(jì)。超科公司開(kāi)發(fā)的HV9120芯片是開(kāi)關(guān)電源控制器子系統(tǒng)， 可以啟動(dòng)和運(yùn)行幾乎所有的直接直流輸入，例如由220V的交流電經(jīng)過(guò)整流和濾波后得到的12V直流電。除了開(kāi)關(guān)、磁組、輸出整流和濾波器，HV9120芯片包含了構(gòu)造單管開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器所需的基本元件。HV9120芯片主要用于控制具有任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和型號(hào)的單管開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，這類轉(zhuǎn)換器一般是低功耗，工作在不連續(xù)狀態(tài)的回掃式轉(zhuǎn)換器。逆變器工作本身會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾，這些干擾通過(guò)電磁場(chǎng)輻射形式或通過(guò)供電線路耦合至控制系統(tǒng)中，不僅會(huì)對(duì)周邊的電子設(shè)備產(chǎn)生很大的影響， 而且會(huì)造成輸出的正弦波形畸變，使電能質(zhì)量下降，給發(fā)電和供電設(shè)備及用戶用電設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重危害。因此，必須采取相應(yīng)的抗干擾措施。電磁兼容(Electromagnetic Compatibility—EMC)是指電子設(shè)備和電源在一定的電磁干擾環(huán)境下正?？煽抗ぷ鞯哪芰?，同時(shí)也是電子設(shè)備和電源限制自身產(chǎn)生電磁干擾和避免干擾周圍其它電子設(shè)備的能力。本論文從硬件和軟件兩方面考慮，采取措施來(lái)解決電磁干擾問(wèn)題。綜合來(lái)說(shuō)，電子電路所受干擾的程度有以下三個(gè)方面決定： 1)干擾源的強(qiáng)度； 2)干擾傳播途徑的耦合因素； 3)電子電路的抗干擾能力。這給我們提供一個(gè)解決問(wèn)題的指導(dǎo)思想：抑制干擾源；切斷傳播途徑；提高電子電路的抗干擾能力。首先，從干擾源的抑制開(kāi)始。對(duì)于外界電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾，我們無(wú)法抑制，只能減少自身產(chǎn)生的干擾。采取的措施有： 1)選擇較大的柵極驅(qū)動(dòng)電阻，增加MOSFET的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間； MOSFET集電極、發(fā)射極之間接有吸收電路。這些措施大大降低了MOSFET開(kāi)通關(guān)斷時(shí)的電壓電流變化率，從而減少了干擾源的強(qiáng)度。2)在控制電路中使用了磁珠和磁環(huán)。磁珠和磁環(huán)專用于抑制信號(hào)線、電源線上的噪聲和尖峰干擾。它們的吸收能力是用其阻抗特性來(lái)表征的。在低頻段， 它們呈現(xiàn)出非常低的感性阻抗值，不影響數(shù)據(jù)線或信號(hào)線上的有用信號(hào)的傳輸。在高頻段，從100MHz左右開(kāi)始，阻抗增大，其感抗分量仍保持很小，電阻分量卻迅速增加，將高頻段電磁干擾能量以熱能形式吸收并耗散。3) 部分逆變得到的交流電，在經(jīng)過(guò)變壓器后，需要整為直流，整流二極管為快恢復(fù)二極管，但在開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，仍舊有電壓尖峰的出現(xiàn)。因此，在變壓器的原邊和副邊加吸收電路，抑制了過(guò)電壓的同時(shí)，也削弱了干擾源。1)在硬件的濾波措施存在的情況下，軟件中采取邏輯判斷措施對(duì)電壓同步信號(hào)濾波； 2)對(duì)于系統(tǒng)計(jì)算的中間變量和結(jié)果都進(jìn)行范圍限制，不允許關(guān)鍵數(shù)據(jù)出錯(cuò)， 以保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 3)系統(tǒng)開(kāi)始正常工作后，在同步中斷子程序中，對(duì)同步進(jìn)行軟件濾波，如果不滿足條件，正弦表的偏移地址不允許復(fù)位； 4)在讀取采樣結(jié)果時(shí)，增加等待時(shí)間，并且查看采樣狀態(tài)寄存器的狀態(tài)，以確保讀取正確的采樣結(jié)果。經(jīng)過(guò)第三章的分析，本文確定了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的逆變器控制采用固定開(kāi)關(guān)頻率的PWM控制方法，電壓反饋信號(hào)與給定的電壓參考信號(hào)比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)后作為給定電流參考信號(hào)，電流反饋信號(hào)與給定的電流參考信號(hào)比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，經(jīng)PI調(diào)節(jié)后與固定頻率的三角波比較產(chǎn)生SPWM 控制脈沖后，經(jīng)隔離、放大后作為開(kāi)關(guān)管的門極脈沖。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用的雙閉環(huán)方式，外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，由電壓環(huán)和電流環(huán)組成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)有效的保證了對(duì)輸出電壓、電流波形和幅值的要求，具有控制的物理意義明確，易于軟件實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。為了防止橋臂發(fā)生直通，在電路中設(shè)置了相應(yīng)的死區(qū)。三角波的載波頻率是10kHz，而逆變器本身的輸出頻率比較低，因此在忽略開(kāi)關(guān)延遲時(shí)間的前提下，逆變器本身可等效為一個(gè)比例環(huán)節(jié)。輸出濾波器采用LC型濾波器，可以得到電路的等效模型，由此可推導(dǎo)出逆變控制系統(tǒng)的示意圖如圖413所示，作者根據(jù)系統(tǒng)的控制精度設(shè)計(jì)了控制參數(shù)。圖46逆變器輸出MATLAB仿真模型 Inverter MATLAB simulation model output圖47并網(wǎng)逆變器輸出波形 Grid inverter output waveform由圖46的MATLAB仿真模型得到了逆變器的輸出電壓和電流波形如圖47所示。可以看出，逆變器輸出的電壓和電流同頻同相，只要保證了并網(wǎng)同步的實(shí)現(xiàn)，就可以使逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓嚴(yán)格的同頻同相，達(dá)到輸出功率因數(shù)為1的目的。FPGA可編程邏輯器件為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)提供了高性能的解決方案。此芯片為內(nèi)嵌式電機(jī)控制系統(tǒng)提供了明確完整的外圍設(shè)備模塊。包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊、PWM輸出模塊、定時(shí)器模塊、保護(hù)模塊、串行通訊和其它功能的模塊這些適合電力電子控制的外設(shè)模塊及其運(yùn)行的高速性能使得完整的數(shù)字式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案成為可能。這部分軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、同步中斷、定時(shí)器T1中斷和定時(shí)器T2中斷組成，流程圖如圖48所示。圖48控制系統(tǒng)軟件流程圖 Control system software flow chart主程序主要完成特殊寄存器以及外部事件管理器中的寄存器的初始化，并對(duì)變量進(jìn)行定義。在主循環(huán)里完成多個(gè)非中斷的功能，一旦中斷來(lái)臨，程序就跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。同步中斷的主要功能是外部中斷來(lái)臨時(shí)，完成正弦表偏移地址的復(fù)位，它的中斷周期為20ms。定時(shí)器T1中斷主要完成交流電路的采集以及PWM波的輸出，它的中斷周期為。定時(shí)器T2中斷主要完成電壓環(huán)節(jié)的PI算法，得到電流指令值，它的中斷周期為10ms。第5章 總結(jié)與展望隨著能源危機(jī)的到來(lái)，人們開(kāi)發(fā)利用可再生能源成為一個(gè)迫在眉睫的課題。而太陽(yáng)能作為可再生能源中最潔凈、儲(chǔ)量最大的能源倍受人們的關(guān)注，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的研究?jī)?nèi)容包括太陽(yáng)能．電能轉(zhuǎn)換、最大功率跟蹤控制、孤島檢測(cè)等幾個(gè)方面。本論文的重點(diǎn)是并網(wǎng)逆變器的研究，主要有以下幾個(gè)方面： 1)研究光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理及控制策略，分析逆變器系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)。針對(duì)所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)確定逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)方面考慮，選擇不可調(diào)度式并網(wǎng)逆變器，并從并網(wǎng)系統(tǒng)的主電路拓?fù)?、控制策略等幾個(gè)方面做了詳細(xì)的分析和仿真實(shí)驗(yàn)。2)探討了孤島效應(yīng)的國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)、危害，以及目前孤島檢測(cè)的方法，采用了電壓前饋正反饋擾動(dòng)的檢測(cè)方法，建立了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)反孤島檢測(cè)的仿真模型并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)證明，該方法可以在電網(wǎng)斷電后快速、準(zhǔn)確的將光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)隔斷。3)分析了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)較低的主要因素及各因素之間的相互關(guān)系。目前光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在世界各國(guó)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，對(duì)其的利用和控制還是比較前沿的課題?？刂评碚摵碗娏﹄娮蛹夹g(shù)的緊密結(jié)合使得該領(lǐng)域的研究博大精深。雖然光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在國(guó)外已經(jīng)有了一定規(guī)模的應(yīng)用，但是這個(gè)領(lǐng)域仍然有很多技術(shù)問(wèn)題有待解決，特別是在整個(gè)系統(tǒng)的核心一并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略等方面。我們目前所作的研究工作僅僅是個(gè)開(kāi)頭， 由于時(shí)間有限，作者深深感到本論文的設(shè)計(jì)中還存在一些尚需解決的問(wèn)題，現(xiàn)將它們提出： 1)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)還存在一些不合理的地方，系統(tǒng)參數(shù)需要進(jìn)一步的優(yōu)化， 應(yīng)當(dāng)根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修正和改進(jìn)。2)還應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，在聯(lián)調(diào)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不合理的地方，找出系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的缺陷，根據(jù)結(jié)果合理的調(diào)整。3)多臺(tái)光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)相對(duì)于電網(wǎng)的局部來(lái)說(shuō)，對(duì)于電網(wǎng)和并網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行不會(huì)有所影響；當(dāng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模使用時(shí)，如何進(jìn)行多臺(tái)并網(wǎng)系統(tǒng)工作狀態(tài)的自動(dòng)控制和調(diào)整成為亟待解決的問(wèn)題。雖然在理論上、技術(shù)和工藝水平上，我們與世界先進(jìn)水平相比還有很大差距，相信在不懈的努力下，我們會(huì)很快完善系統(tǒng)技術(shù)、改善系統(tǒng)性能，將高質(zhì)量和高性能的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)品推向市場(chǎng)。29